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眾所周知，工業(yè)4.0是正在發(fā)生中的新工業(yè)革命，面臨著一系列的變化和挑戰(zhàn)?！爸悄芑笔俏磥?lái)制造技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)，智能制造是其核心。在工業(yè)4.0時(shí)代，智能制造的總體目標(biāo)可以歸結(jié)為如下五個(gè)方面：

（1）優(yōu)質(zhì)

制造的產(chǎn)品具有符合設(shè)計(jì)要求的優(yōu)良質(zhì)量，或提供優(yōu)良的制造服務(wù)，或使制造產(chǎn)品和制造服務(wù)的質(zhì)量?jī)?yōu)化。

（2）高效

在保證質(zhì)量的前提下，在盡可能短的時(shí)間內(nèi)以高效的工作節(jié)拍完成生產(chǎn)，從而制造出產(chǎn)品和提供制造服務(wù)，快速響應(yīng)市場(chǎng)需求。

（3）低耗

以最低的經(jīng)濟(jì)成本和資源消耗制造產(chǎn)品或提供制造服務(wù)。其目標(biāo)是綜合制造成本最低，或制造能效比最優(yōu)。

（4）綠色

在制造活動(dòng)中綜合考慮環(huán)境影響和資源效益，其目標(biāo)是使整個(gè)產(chǎn)品全生命周期中對(duì)環(huán)境的影響最小、資源利用率最高，并使企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益協(xié)調(diào)優(yōu)化。

（5）安全

考慮制造系統(tǒng)和制造過(guò)程中涉及的網(wǎng)絡(luò)安全和信息安全問(wèn)題，即通過(guò)綜合性的安全防護(hù)措施和技術(shù)，保障設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)、控制、數(shù)據(jù)和應(yīng)用的安全。

1.智能工廠

智能工廠重點(diǎn)研究智能化生產(chǎn)系統(tǒng)和過(guò)程，以及網(wǎng)絡(luò)化分布式生產(chǎn)設(shè)施的實(shí)現(xiàn)。智能工廠是智能制造中的一個(gè)關(guān)鍵主題，其主要內(nèi)容可從多個(gè)角度來(lái)描述。

首先數(shù)字工廠是工業(yè)化與信息化融合的應(yīng)用體現(xiàn)。它借助于信息化和數(shù)字化技術(shù)，通過(guò)集成、仿真、分析、控制等手段為制造工廠的生產(chǎn)全過(guò)程提供全面管控的整體解決方案。它不限于虛擬工廠，更重要的是實(shí)際工廠的集成，包括產(chǎn)品工程、工廠設(shè)計(jì)與優(yōu)化、車間裝備建設(shè)及生產(chǎn)運(yùn)作控制等。

其次數(shù)字互聯(lián)工廠是指將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)全面應(yīng)用于工廠運(yùn)作的各個(gè)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)工廠內(nèi)部人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)的泛在感知和萬(wàn)物互聯(lián)，互聯(lián)的范圍甚至可以延伸到供應(yīng)鏈和客戶環(huán)節(jié)。

而智能工廠從范式維度看，智能工廠是制造工廠層面的信息化與工業(yè)化的深度融合，是數(shù)字化工廠、網(wǎng)絡(luò)化互聯(lián)工廠和自動(dòng)化工廠的延伸和發(fā)展。它通過(guò)將人工智能技術(shù)應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝、生產(chǎn)等過(guò)程，使得制造工廠在其關(guān)鍵環(huán)節(jié)或過(guò)程中能夠體現(xiàn)出一定的智能化特征，即自主性的感知、學(xué)習(xí)、分析、預(yù)測(cè)、決策、通信與協(xié)調(diào)控制能力，能動(dòng)態(tài)地適應(yīng)制造環(huán)境的變化，從而實(shí)現(xiàn)提質(zhì)增效、節(jié)能降本的目標(biāo)。

2.智能生產(chǎn)

智能生產(chǎn)是智能制造中的另一個(gè)關(guān)鍵主題。在未來(lái)的智能生產(chǎn)中，生產(chǎn)資源(生產(chǎn)設(shè)備、機(jī)器 人、傳送裝置、倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)和生產(chǎn)設(shè)施等)將通過(guò)集成形成一個(gè)閉環(huán)網(wǎng)絡(luò)，具有自主、自適應(yīng)、自重構(gòu)等特性，從而可以快速響應(yīng)、動(dòng)態(tài)調(diào)整和配置制造資源網(wǎng)絡(luò)和生產(chǎn)步驟。智能生產(chǎn)的研究?jī)?nèi)容主要包括:

（1）MOM 生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)

基于制造運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)的生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)，生產(chǎn)價(jià)值鏈中的供應(yīng)商通過(guò)生 產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)可以獲得和交換生產(chǎn)信息，供應(yīng)商提供的全部零部件可以通過(guò)智能物流系統(tǒng)，在正確的時(shí)間以正確的順序到達(dá)生產(chǎn)線。

（2）基于數(shù)字孿生的生產(chǎn)過(guò)程設(shè)計(jì)、仿真和優(yōu)化

通過(guò)數(shù)字孿生將虛擬空間中的生產(chǎn)建模仿真與現(xiàn)實(shí)世界的實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程完美融合，從而為真實(shí)世界里的物件(包括物料、產(chǎn)品、設(shè)備、生產(chǎn)過(guò)程、工廠等)建立一個(gè)高度真實(shí)仿真的“數(shù)字孿生”，生產(chǎn)過(guò)程的每一個(gè)步驟都將可在虛擬環(huán)境 (即賽博系統(tǒng))中進(jìn)行設(shè)計(jì)、仿真和優(yōu)化。

(３)基于現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的決策與執(zhí)行

利用數(shù)字孿生模型，為真實(shí)的物理世界中物料、產(chǎn) 品、工廠等建立一個(gè)高度真實(shí)仿真的“孿生體”，以現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)，在虛擬空間里對(duì)定制信息、生產(chǎn)過(guò)程或生產(chǎn)流程進(jìn)行仿真優(yōu)化，給實(shí)際生產(chǎn)系統(tǒng)和設(shè)備發(fā)出優(yōu)化的生產(chǎn)工序指令，指揮和控制設(shè)備、生產(chǎn)線或生產(chǎn)流程進(jìn)行自主式自組織的生產(chǎn)執(zhí)行，滿足用戶的個(gè)性化定制需求。

3.智能物流和智能服務(wù)

智能物流和智能服務(wù)也分別是智能制造的主題之一。在一些場(chǎng)合下這兩者也常被認(rèn)為是構(gòu)成智能工廠和進(jìn)行智能生產(chǎn)的重要內(nèi)容。

智能物流主要通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)和物流網(wǎng)等，整合物流資源，充分發(fā)揮現(xiàn)有物流資源供應(yīng)方的效率，使需求方能夠快速獲得服務(wù)匹配和物流支持。智能服務(wù)是指能夠自動(dòng)辨識(shí)用戶的顯性和隱性需求，并且主動(dòng)、高效、安全、綠色地滿足其需求的服務(wù)。

我們都在談智能制造，似乎制造業(yè)不進(jìn)行智造升級(jí)轉(zhuǎn)型就會(huì)有很嚴(yán)重的后果，也有許多人意識(shí)到智能制造會(huì)帶來(lái)更高效更便捷的生產(chǎn)效率，但無(wú)法全面認(rèn)識(shí)到智能制造帶來(lái)的好處。下面來(lái)分析下智能制造究竟有什么好處：

1.更高的產(chǎn)量

智能制造通過(guò)更好的控制方法來(lái)控制機(jī)器生產(chǎn)（包括AI、機(jī)器人、批量控制等多種），效率比傳統(tǒng)制造業(yè)更高。另外，智能制造中大數(shù)據(jù)的應(yīng)用可以幫助制造商更有效了解生產(chǎn)流程，也有利于改進(jìn)生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)。因此，智能制造帶來(lái)更高的產(chǎn)量是其最主要的原因。

2.更高的精度

在生產(chǎn)流程，利用機(jī)器視覺(jué)等方式能夠帶來(lái)更精度的辨別，另外，整個(gè)生產(chǎn)流程中，傳統(tǒng)制造業(yè)為了減少失敗幾率需要通過(guò)更好設(shè)備，以及培訓(xùn)操作人員，但還是很難減少失敗率，而智造時(shí)大數(shù)據(jù)能夠分析錯(cuò)誤，防止因?yàn)槭д`造成的失敗率。

3.更好的自定義和個(gè)性化

自定義和個(gè)性化是智能制造的一大魅力所在，傳統(tǒng)制造業(yè)的流水線工作難以實(shí)現(xiàn)客戶的自定義或個(gè)性化定制，而智能制造的生產(chǎn)流程能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)控制，根據(jù)客戶需求調(diào)整生產(chǎn)機(jī)器人從而制造自定義和個(gè)性化的產(chǎn)品更為容易。與更為傳統(tǒng)的個(gè)人作坊相比，智能制造的自定義和個(gè)性化能夠利用大數(shù)據(jù)整理生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，帶來(lái)的自定義和個(gè)性化也可以批量化，也可以幫助制造商采取逆向工程，為熟悉的問(wèn)題提出新的解決方案。

4.更好的預(yù)測(cè)

過(guò)去，制造業(yè)的生產(chǎn)受制于訂單，同時(shí)根據(jù)個(gè)人經(jīng)驗(yàn)分出淡季旺季，旺季加產(chǎn)量，淡季減產(chǎn)量，而智能制造的大數(shù)據(jù)會(huì)更有利于制造業(yè)掌控自身產(chǎn)量，更好地預(yù)測(cè)，從而在最有價(jià)值的生產(chǎn)條件下進(jìn)行生產(chǎn)。同時(shí)，大數(shù)據(jù)也能帶來(lái)生產(chǎn)過(guò)程中的信息，例如可以跟蹤不同供應(yīng)商的產(chǎn)品數(shù)據(jù)，從而判斷供應(yīng)商的產(chǎn)品供應(yīng)質(zhì)量，以便于預(yù)測(cè)更好的供應(yīng)商。同理可以通過(guò)大數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)客戶的需求，更理性做出生產(chǎn)計(jì)劃來(lái)對(duì)應(yīng)客戶需求。

5.更高的盈利回報(bào)

這一點(diǎn)其實(shí)是對(duì)前面幾點(diǎn)的總結(jié)，更高的產(chǎn)量能夠更好滿足生產(chǎn)需求，更高的精度能夠保證產(chǎn)品的質(zhì)量，更好的預(yù)測(cè)能夠保證更好的銷量，更好的自定義和個(gè)性化則是能夠擴(kuò)大銷路。利用智能制造的大數(shù)據(jù)，可以更好地了解制造運(yùn)營(yíng)的效率，同時(shí)也可以統(tǒng)計(jì)智能升級(jí)轉(zhuǎn)型過(guò)程的投資回報(bào)率（ROI），制造業(yè)可以更好的制定未來(lái)制造計(jì)劃。